NEK7--炎癥小體信號(hào)通路新發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵蛋白

炎癥小體（inflammasome）是能夠激活炎性caspase蛋白激酶的胞內(nèi)蛋白復(fù)合體，它對(duì)于機(jī)體炎癥的發(fā)生與控制具有重要的調(diào)節(jié)作用。至今為止，已經(jīng)有4類炎癥小體被發(fā)現(xiàn)：NLRP1、NLRP3、NLRC4以及AIM2。NLRP3發(fā)生突變能夠引發(fā)許多炎性疾病，包括冷吡啉相關(guān)周期性綜合征（CAPS）。目前已經(jīng)知道鉀離子的外流對(duì)于NLRP3的外流具有重要的作用，但NLRP3是如何相應(yīng)鉀離子外流的，目前仍不清楚。為了解釋這一問題，來(lái)自密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Gabriel Nú?ez研究組致力于尋找能夠與NLRP3發(fā)生相互作用的其它蛋白。他們的zui近研究成果發(fā)表在zui近一期的《Nature》雜志上。

首先，他們通過(guò)液相色譜-質(zhì)譜的手段鑒定出了一類叫做NIMA-related kinase 7（NEK7）的蛋白激酶，通過(guò)體外過(guò)表達(dá)Pull-Down以及免疫共沉淀的手段，作者也證明了在巨噬細(xì)胞受到LPS+ATP的刺激下能夠引發(fā)NEK7與NLRP3的相互結(jié)合。

進(jìn)一步，為了尋找相類蛋白相互作用的位點(diǎn)，作者利用HEK293T細(xì)胞，并通過(guò)轉(zhuǎn)入外源性的野生NLRP3以及突變體NLRP3，zui終利用Pull-Down的方法檢測(cè)是否會(huì)發(fā)生相互作用。結(jié)果顯示：在HEK293T細(xì)胞中，野生NLRP3（即全長(zhǎng)）能夠與NEK7發(fā)生相互作用，缺失了Pyrin結(jié)構(gòu)域的NLRP3突變體也能夠發(fā)生相互作用，而缺失了LRR結(jié)構(gòu)域的突變體則不能夠與NEK7發(fā)生相互作用；此外，單獨(dú)的LRR也無(wú)法與NEK7發(fā)生相互作用。這些結(jié)果說(shuō)明NLRP3蛋白中的LRR以及NOD結(jié)構(gòu)域?qū)τ趦烧叩南嗷プ饔镁哂嘘P(guān)鍵作用。同理，作者向HEK293T細(xì)胞中轉(zhuǎn)入野生型與突變體NEK7，發(fā)現(xiàn)起到關(guān)鍵作用的是位于中部33-212的一段氨基酸序列。有意思的是，通過(guò)之前的研究，作者將NEK7具有酶活性的幾個(gè)位點(diǎn)氨基酸（均在33-212之間）進(jìn)行了突變，發(fā)現(xiàn)這些突變并不會(huì)影響其與NLRP3的正常結(jié)合。這說(shuō)明兩者的相互作用不依賴于NEK7的酶活。

由于純合的NEK7-/- 小鼠是致死的，因此作者不能夠通過(guò)常規(guī)的手段拿到NEK-/-小鼠。因此，作者利用輻照的方法將小鼠體內(nèi)淋巴細(xì)胞殺死，并通過(guò)胎鼠肝細(xì)胞移植的技術(shù)構(gòu)建了嵌合體。此時(shí)，根據(jù)移植進(jìn)入的細(xì)胞的表型（野生，雜合，純合突變），便能夠從手體小鼠中達(dá)到野生型或者NEK7-/- BMDM。在此基礎(chǔ)上，作者對(duì)拿到的BMDM進(jìn)行不同類型的刺激。結(jié)果顯示，ATP，Nigericin，Gramcidin（三者均能特異性激活NLRP3）三者的刺激能夠引發(fā)caspase1的切割以及IL-1b的釋放，NEK7-/-BMDM在以上刺激發(fā)生后caspase1的切割或者IL-1b的釋放則受到了抑制。與此不同，Poly（dA:dT）（特異性激活A(yù)IM2）以及salmonella（特異性激活NLRC4）的刺激則均能引發(fā)野生型BMDM以及突變體BMDM中caspase1的切割以及IL1b的釋放。除此之外，作者還利用shRNA的手段證明了上述現(xiàn)象（實(shí)驗(yàn)過(guò)程基本一致）。以上結(jié)果說(shuō)明Nek7的缺失能夠特異性阻斷NLRP3炎癥小體的激活。

接下來(lái)，作者研究了NEK7是否參與了炎癥小體蛋白復(fù)合體的聚集過(guò)程。首先，作者通過(guò)胞內(nèi)染色免疫熒光的實(shí)驗(yàn)方法比較了野生型BMDM以及突變體BMDM在刺激前后細(xì)胞內(nèi)部ASC聚集的情況。結(jié)果顯示：在ATP，Nigericin刺激下，野生型BMDM內(nèi)部出現(xiàn)明顯的ASC聚合體，而突變體BMDM中則沒有這一現(xiàn)象。與此不同，Poly（dA：dT）以及salmonella的刺激則均會(huì)引起ASC聚合體的產(chǎn)生。除此之外，作者通過(guò)交聯(lián)與生化分析手段驗(yàn)證了上述ASC聚合體的形成區(qū)別。之后，作者還利用交聯(lián)生化檢測(cè)手段證明NLRP3以及NEK7本身的聚集也會(huì)受到NEK7與NLRP3的相互影響。此外，作者發(fā)現(xiàn)NLRP3與NEK7的相互作用還受到胞外鉀離子濃度的影響，即胞外鉀離子濃度高于50mM時(shí)，兩者的相互作用就會(huì)消失。

zui后，作者利用小鼠嵌合體進(jìn)行體內(nèi)LPS刺激，通過(guò)檢測(cè)IL-1b等細(xì)胞因子的釋放，證明了NEK7的缺失能夠抑制NLRP3炎癥小體的激活以及IL-1b的釋放。

綜上，作者利用豐富的生化與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明了NEK7是參與了NLRP3炎癥小體形成與激活的關(guān)鍵蛋白。

除上述文章外，諾貝爾獎(jiǎng)得主，西南醫(yī)學(xué)中心免疫學(xué)教授Bruce Beutler在《nature immunology》雜志上也發(fā)表文章揭示了NEK7參與了NLRP3炎癥小體激活以及細(xì)胞有絲分裂過(guò)程，從而加深了該發(fā)現(xiàn)的可信度。